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科学家成功地制造了一个由铌单晶制成的单细胞加速腔

杰佛逊实验室的超导射频科学与技术研究所首次成功制造并测试了由铌单晶制成的单细胞加速腔。欧洲杯线上买球初步测试表明,这种新的制造工艺可以简化制造,降低未来加速器腔的成本和装配时间,同时交付具有高质量性能的产品。

许多粒子加速器需要由铌制成的加速腔,在-271到-269摄氏度的温度下工作,当铌变成超导时电阻接近于零。杰斐逊实验室的加速器利用超导铌腔将电子加速到接近60亿电子伏的能量,在三个实验大厅进行核物理实验。这些空腔是由由铌锭锻造和轧制而成的细晶铌片制成的。除了优点外,这种制造工艺也有一些缺点。

中间退火步骤是必要的,以消除材料中的应力并使其重新结晶。这些制造步骤有将不需要的杂质引入材料的固有风险,”该项目的资深科学家Peter Kneisel说。但这些步骤都需要从细粒铌金属中产生高质量的空腔。

最近,由资深科学家Peter Kneisel和Ganapati Myneni领导的Jefferson实验室团队,通过与Reference Metals发言人和经理Tadeu Carneiro的工业伙伴关系,采购了常规的大颗粒和单晶铌锭。研究小组用这些金属锭制造了4个铌单细胞空洞。和盐晶体一样,铌晶体或颗粒可以以更大或更小的尺寸生长,所以大颗粒铌由更大的铌晶体组成。大颗粒铌片只需从锭上切下即可得到。

“这就像切香肠一样,”Kneisel说。该团队使用这些薄片制造了一个单细胞腔,其形状与国际线性对撞机(ILC)的基线改进所提出的低损耗设计相同。这个空腔是由铌单晶制成的,虽然是ILC要求的缩小版。

Kneisel解释说:“所以我们现在所做的和其他人通常所做的唯一区别是,我们有一种不同的材料——不是细颗粒材料,而是大颗粒或单晶材料。”

在-271℃进行的初步试验中,空腔的加速梯度(每单位空腔长度将能量转换为粒子的能力)超过了ILC规定的28 MV/m和最终目标的35 MV/m。欧洲杯猜球平台经过短暂的低温烘烤后,腔体的加速梯度达到45 MV/m,在考虑测量不确定度的情况下,相当于康奈尔大学目前的46 MV/m的世界记录。

这种新型制造工艺省去了轧制工序和相关工序,简化了制造过程,降低了成本和装配时间。例如,据估计,这种新方法可以将龋齿的制造成本降低35%。新的制造工艺还提供了更光滑的腔体内部表面仅经过化学表面处理,更好的机械性能和更少的时间的质量保证程序。

杰斐逊实验室的团队在杰斐逊实验室自己的12gev升级设计中,用大颗粒铌制造了两个单细胞空腔。另外两个单细胞腔由单个铌晶体建造,一个在ILC设计,另一个在12gev设计。Kneisel说,所有的蛀牙在早期测试中表现良好。Kneisel在田纳西州诺克斯维尔举行的2005年粒子加速器会议的海报会议上展示了这些结果。5月17日,星期二。

建造空腔并进行测试的团队包括:Peter Kneisel、Ganapati Myneni、Gianluigi Ciovati、Jacek Sekutowicz (DESY)、Larry Turlington、Robert Manus、Gary Slack、Steve Manning和Pete Kushnick。这项工作是在超导无线电频率科学与技术研究所的主持下进行的,该研究所由沃伦·芬克领导,位于杰斐逊实验室的加速器部门,副主任Swapan Chattopadhyay。欧洲杯线上买球

http://www.jlab.org/

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